Die Zukunft des Erdgasnetzes 

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Warum ist das wichtig?

In Deutschland wird zu einem sehr großen Teil von 43,5 Prozent mit Erdgas geheizt.[1] Für den Transport und die Verteilung des Erdgases wurde eine umfassende Infrastruktur aufgebaut. Im Zuge der Dekarbonisierung der Energieversorgung stellt sich die Frage, wie die Abhängigkeit der deutschen Energieversorgung von Erdgas reduziert werden kann und was mit der bestehenden Infrastruktur passieren wird. Eine der Antworten auf dieses Problem kann die Umstellung des Erdgasnetzes auf erneuerbare Gase sein. Dazu gehören Wasserstoff, Biogas und synthetisches Methan. Der Fokus der strategischen Überlegungen liegt hier aktuell auf dem Einsatz von Wasserstoff. Die Alternative für die Weiternutzung mit erneuerbaren Gasen ist die Stilllegung der Erdgasinfrastruktur.[2] 

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Ob und wie das Erdgasnetz in Zukunft noch Verwendung für den Transport anderer Gase findet, hängt von der Tauglichkeit der Infrastruktur und den Rahmenbedingungen des Betriebs ab. Dazu gehören die Verfügbarkeit alternativer Gasmengen und die Anzahl und räumliche Verteilung der Abnehmer. Diese Rahmenbedingungen haben auch einen großen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit des Netzbetriebs. Allerdings ist die Entwicklung derzeit mit großen Unsicherheiten behaftet, sodass keine abschließende Einschätzung getroffen werden kann. 

Das Wichtigste in Kürze 

• Ein Großteil der Rohrleitungen der Gasnetze ist wasserstofftauglich 
• Eine Beimischung von 20 % Wasserstoff ist aktuell möglich  
• Für einen 100-prozentigen Wasserstoffbetrieb ist eine Umrüstung der anderen Netzkomponenten (z.B. Verdichter und Regelungselemente) erforderlich 
• Wie viel Wasserstoff zur Verfügung stehen wird, wie teuer er sein wird und welche Anwendungen damit beliefert werden können ist derzeitig unklar 
• Aktuelle Planungen zur Umrüstung bestehender Netze und zum Neubau von Wasserstoffleitungen auf EU- und Bundes-Ebene liegen vor 
• Die zukünftig mit alternativen Gasen genutzte Infrastruktur wird nur einen Bruchteil der aktuell mit Erdgas genutzten Infrastruktur ausmachen   

Tauglichkeit der Infrastruktur 

Das Regelwerk des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches e.V. (DVGW) erlaubt derzeit eine Beimischung von Wasserstoff in das Erdgasnetz zu 20 Volumenprozent.[3] In Deutschland gibt es bereits einige Pilot-Projekte, im Rahmen derer Wasserstoff in das Erdgasnetz eingespeist wird. Aktuell überprüft der DVGW die Gastransport- und -verteilernetze mittels bruchmechanischer Untersuchungen auf ihre Wasserstofftauglichkeit. In einer Studie aus dem Jahr 2023 werden Ergebnisse einer stichprobenhaften Überprüfung der Stahlwerkstoffe von repräsentativen Gasleitungen präsentiert. Sie kommt zu dem Ergebnis, dass die Leitungsrohre bereits für den Transport von Wasserstoff geeignet wären. Ausschlaggebend sind dafür die Bruchzähigkeit und das Risswachstumsverhalten. Basierend auf der Untersuchung sollen Mindeststandards für die Gasnetze in das DVGW-Regelwerk übernommen werden.[4] Allerdings ist zu beachten, dass auch die anderen Komponenten des Netzes wie die Verdichter und Regelungselemente auf Wasserstoff ausgelegt sein müssen. Hier besteht Investitionsbedarf für eine Umrüstung, wenn das Gasnetz für Gas mit einem hohen Wasserstoffanteil verwendet werden soll.[5] 

Wird dem Herstellungsprozess von Wasserstoff ein weiterer Schritt zur Methanisierung nachgeschaltet, kann das wasserstoffbasierte synthetische Gas ohne Einschränkungen ins Erdgasnetz eingespeist werden. Allerdings ist die Erzeugung von methanisiertem Wasserstoff sehr energieaufwendig, sodass der Wirkungsgrad noch weiter gesenkt wird.[6]  

Rahmenbedingungen 

Laut der nationalen Wasserstoffstrategie soll in Deutschland bis 2030 eine Wasserstofferzeugung mit einer Leistung von 10 GW realisiert sein. Dies wird den erwarteten Bedarf nur zu einem kleinen Anteil decken können. Daher wird aktuell an einer Importstrategie für Wasserstoff gearbeitet. Insofern begibt sich die BRD in Bezug auf Wasserstoff in neue Abhängigkeiten von anderen Staaten. Die Nutzung von Wasserstoff soll gemäß der nationalen Wasserstoffstrategie hauptsächlich in den Bereichen Industrie, schwere Nutzfahrzeuge sowie zunehmend im Luft- und Schiffsverkehr erfolgen. Außerdem soll Wasserstoff die Versorgungssicherheit im Stromsektor erhöhen, indem Wasserstoff in systemdienlichen Elektrolyseuren erzeugt und gespeichert wird, sodass er bei Bedarf in Gaskraftwerken rückverstromt werden kann. Auch dieser Prozess ist mit hohen Wirkungsgradverlusten behaftet. In der Wärmeversorgung wird Wasserstoff ebenfalls nicht ausgeschlossen (s. GEG und Wärmeplanungsgesetz).[7] Welche Anwendungen mit Wasserstoff beliefert werden können, hängt davon ab, wie viel Wasserstoff schlussendlich importiert werden kann und inwiefern dieser konkurrenzfähig gegenüber anderen Energieträgern ist. Darüber besteht zum aktuellen Zeitpunkt keine Gewissheit. Die Verteilung und die Dichte der Verbraucher bestimmt, an welchen Orten ein Wasserstoffnetz betrieben werden kann. 

Aktuelle Planungen 

Auf der Europäischen Ebene plant die European Hydrogen Backbone (EHB) Initiative den Aufbau eines europaweiten Wasserstoffnetzes. In der Initiative sind mehr als 31 Netzbetreiber aus 28 Ländern organisiert. Das Netz soll wichtige Häfen, Industrie-Cluster und große Wasserstoff-Erzeugungsstätten miteinander verbinden. Bis 2030 sollen fünf länderübergreifende Netzkorridore entstehen. Bis 2040 soll das Netz eine Länge von 53.000 Kilometern erreicht haben. Dabei soll ein Großteil des Netzes aus umgenutzten Erdgasleitungen bestehen.[8] Ein Teil davon sind die Planungen der OGE und der RWE[9] im Rahmen des Projektes H₂erkules sowie die Planungen der Thyssengas.[10]  

Durch die Fernleitungsbetreiber der Gastransportleitungen wurde ein Entwurf eines Wasserstoffkernnetzes für Deutschland vorgestellt, das sich an den European Backbone anschließen soll. In der Modellierung des Kernnetzes wurden aktuelle und geplante Projekte sowie die erwartete Einspeiseleistung und der zukünftige Wasserstoffbedarf berücksichtigt. Das Kernnetz besteht aus Leitungen mit 9.700 Kilometer Länge. Bei 5.700 Kilometern handelt es sich um umgerüstete Bestandleitungen und 3.800 Kilometer sollen neu gebaut werden. Insgesamt beläuft sich die Investitionssumme auf knapp 20 Mrd. Euro. Die Rechtsgrundlage für den Antrag bei der Bundesnetzagentur wurde durch die Bundesregierung geschaffen. Der Antrag muss bis zum 21. Mai 2024eingereicht werden.[11] 

In der Initiative H2vorOrt sind 47 Verteilnetzbetreiber organisiert, die gemeinsam den Gasnetzgebietstransformationsplan erarbeitet haben. Dieser soll auf dem Kernnetz der Fernleitungsbetreiber aufbauen. Eine Bestandsaufnahme im Rahmen des Planungsprozesses ergab, dass die meisten Verteilnetzbetreiber planen, Wasserstoff in ihren Netzen zu transportieren. Großflächige Umstellungen auf 100 Prozent Wasserstoff werden frühestens nach 2030 erwartet. Bisher wurde die Kundensituation analysiert und aktuelle Projekte der dezentralen Erzeugung verortet. Bis 2025 soll unter Abstimmung mit den Fernleitungsbetreibern eine konkrete Netzplanung erfolgen.[12]  

Alternative: Stilllegung 

Schlussendlich umfassen diese Planungen allerdings nur einen Bruchteil des aktuell bestehenden Gasnetzes. In Anbetracht der zunehmenden Dekarbonisierung der Wärmeversorgung und der damit verbundenen Reduktion der Absatzmengen wird die Wirtschaftlichkeit der Erdgasversorgung zukünftig stark sinken und somit viele Gasnetze obsolet machen. Aktuell besteht allerdings noch der gesetzliche Anspruch für Verbraucher an ein bestehendes Gasnetz angeschlossen zu werden. Bei einer sinkenden Abnehmerzahl und gleichbleibenden Betriebskosten würden die Netzentgelte und damit auch die Gaspreise für die Verbraucher deutlich steigen. Somit stellt das Festhalten an der Gasversorgung ein großes Risiko für die Verbraucher, die Netzbetreiber und auch die Kommunen dar. Um die Kosten zu senken könnten Teile des Netzes stillgelegt werden. Allerdings besteht aktuell die Verpflichtung, stillgelegte Gasnetze unverzüglich zurückzubauen. Dies ist mit hohen Kosten verbunden.[2] Aus diesen Gründen hat die Agora Energiewende eine Studie veröffentlicht, die Vorschläge für die Änderung des Ordnungsrahmens für Erdgasverteilnetze unterbreitet. Dazu gehören zum Beispiel Anreize für die Stilllegung von Netzabschnitten und eine Befreiung von strengen Rückbaupflichten sowie die Verkürzung der Regulierungsperiode zur schnelleren Weitergabe von Kosteneinsparungen an die Verbraucher. Außerdem wird der Wärmeplanung eine Schlüsselrolle zur schnellen Klärung eines Stilllegungs- und Umstellungspfades für die Wärmeinfrastruktur zugesprochen.[13] 

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